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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für verdampften Kraftstoff bei
einer Verbrennungsmaschine, und insbesondere auf ein Steuersystem
für verdampften
Kraftstoff, das zur Vermeidung der Verschlechterung des Reinigungsvermögens von
Abgas während
der Erfassung eines möglichen
Versagens des Steuersystems für
verdampften Kraftstoff ausgebildet ist.
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Herkömmliche
Ausbildungen von Verbrennungsmaschinen ermöglichen die unerwünschte Luftverschmutzung
und den Verlust von Kraftstoff aufgrund einer Verdampfung von Kraftstoff
aus dem Tank, dem Vergaser und anderen Maschinenteilen. Um diese
Probleme zu beseitigen, enthalten moderne Kraftfahrzeuge typischerweise
Steuervorrichtungen für
verdampften Kraftstoff (auch bekannt als Steuersysteme für verdampften
Kraftstoff, Steuersysteme für
Verdampfungsemission oder einfach EECS), die im Allgemeinen Kraftstoffdampf-Sammelbehälter verwenden,
die ein absorbierendes Material wie Aktivkohle enthalten, zum Adsorbieren
von verdampften Kraftstoff, sowie ein Abführsystem zur Freigabe des adsorbierten
Kraftstoffs und zu dessen Lieferung zu der Maschine zu bestimmten
Zeiten, die einer derartigen Abführung
förderlich
sind.
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Da
EECSe sich auf Druckveränderungen stützen, um
den von Aktivkohle adsorbierten verdampften Kraftstoff zu desorbieren
und zu der Verbrennungskammer der Maschine zu fördern, kann beispielsweise,
wenn das EECS einen körperlichen Schaden
wie einen Riss oder ein Loch erlitten hat oder wenn der Kraftstofftankdeckel
abgenommen ist, verdampfter Kraftstoff in einer größeren Menge
in die umgebende Atmosphäre
entweichen, die größer ist als
wenn diese System überhaupt
nicht vorhanden wären.
Somit ist es wichtig, ein eingebautes Erfassungssystem und Verfahren
vorzusehen, die ausgebildet sind zum Diagnostizieren des Versagens
eines Steuersystems für
verdampften Kraftstoff, wenn EECSe verwendet werden.
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Erfassungsvorrichtungen
für das
Versagen von Steuersystemen für
verdampften Kraftstoff wurden in der Literatur beispielsweise von
Tadahiro (Japanische Offenlegungsschrift Nr. H11-343925) und Shingo
et al. (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-282972) beschrieben.
Darüber
hinaus wurden Verfahren zum Diagnostizieren des Versagens von Abführungssystemen
für verdampften
Kraftstoff (EPSe), die einen negativen Druck in der Ansaugleitung verwenden,
in den Japani schen Patenten Nrn. 3139095, 3139096, 3106645 und 3139188
offenbart, deren Inhaberin die Anmelderin der vorliegenden Erfindung
ist.
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Jedoch
leiden Erfassungsvorrichtungen für das
Versagen eines EECS, die in der Literatur beschrieben sind, unter
verschiedenen Betriebsproblemen. Insbesondere kann eine Änderung
der körperlichen
Zustände
wie eine Bewegung des Kraftstoffs in dem Kraftstofftank, ein Temperaturanstieg
als ein Ergebnis des Maschinenbetriebs und Veränderungen des atmosphärischen
Drucks, den Dampfdruck in dem Kraftstofftank beeinflussen und hierdurch
die Genauigkeit der Diagnose des Versagens beeinträchtigen.
Zusätzlich
wird, da Erfassungsvorrichtungen für das Versagen eines EECS so
ausgebildet sind, dass sie unter diesen Umständen die Prüfung auf ein Versagen anhalten,
wenn ein Versagen mit der Änderung
von körperlichen
Bedingungen zusammenfällt,
das Versagen nicht rechtzeitig erfasst werden, was zu einer verlängerten
Luftverunreinigung und zu einem Verlust von Kraftstoff führt.
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Um
ein Versagen von EECSen zu erfassen, ist es bevorzugt, einen negativen
Druck auf das System auszuüben
und festzustellen, ob es hält.
Wenn jedoch negativer Druck auf das Steuersystem für verdampften
Kraftstoff ausgeübt
wird, um ein Versagen unter Bedingungen festzustellen, unter denen
die EECSe normalerweise arbeiten, und während sich viel verdampfter
Kraftstoff in dem Verdampfungssystem befindet, wird das in die Maschine
gezogene Kraftstoff/Luft-Gemisch unerwünscht fett, wodurch sich eine
unvollständige
Verbrennung, ein rauer Maschinenbetrieb und schlechte Emissionen
ergeben. Daher besteht ein dringender Bedarf nach EECSen und Verfahren,
die in der Lage sind, ihr eigenes Versagen festzustellen, bei denen
die Di agnose des Versagens zu den Zeiten ausgesetzt ist, zu denen
sich viel verdampfter Kraftstoff in dem Erfassungsdurchgang des
EECSs befindet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Flussdiagramm,
das die Arbeitsweise des Steuersystems für verdampften Kraftstoff bei
einer Verbrennungsmaschine gemäß dieser Erfindung
illustriert.
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2 ist ein Flussdiagramm,
das ein Verfahren zum Summieren der Versagensdiagnosezeit T1 illustriert.
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3 ist ein schematisches
Diagramm des Steuersystems für
verdampften Kraftstoff.
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4 ist ein schematisches
Diagramm, das eine Strömung
von abgeführtem
Gas durch das Steuersystem für
verdampften Kraftstoff in einem normalen Zustand zeigt.
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5 ist ein schematisches
Diagramm, das eine Strömung
von abgeführtem
Gas durch das Steuersystem für
verdampften Kraftstoff in einem anomalen Zustand zeigt, in welchem
der Kraftstofftankdeckel abgenommen ist.
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6 illustriert die Abhängigkeit
der anfänglichen
Komponenten Tevp und Tpa der Versagensdiagnosezeit T1 von der Temperatur
des Kraftstoffs und dem atmosphärischen
Druck: 6(a) illustriert die
Beziehung zwischen Temperaturen des Kraftstoffs/Steuersystems des
verdampften Kraftstoffs und Tevp (in sec.), und 6(b) illustriert die Beziehung zwischen
dem atmosphärischen
Druck (in kPa) und Tpa (in sec.).
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7 ist ein Diagramm, das
die Beziehung zwischen der Abführzeit
Tpurge (in sec.) und der Konzentration des abgeführten Gases (in %) zeigt.
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8 ist ein Diagramm, das
die Konzentration des abgeführten
Gases (in %) als eine Funktion der verstrichenen Zeit (in sec.)
unter normalen Bedingungen (ausgezogene Linie) und unter anomalen Bedingungen,
z.B. wenn ein großes
Leck vorhanden ist (beispielsweise wenn der Kraftstofftankdeckel
abgenommen ist (strichlierte Linie) illustriert.
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9 ist ein Diagramm, das
physikalische Eigenschaften, die auf das Steuersystem für verdampften
Kraftstoff in einem normalen Zustand bezogen sind, zeigt, wenn sich
kein großes
Leck in dem Verdampfungssystem befindet: 9(a) ist ein Zeitdiagramm, das den Öffnungswinkel
des Abführventils zeigt
(in %, wobei 0% ein vollständig
geschlossenes Abführventil
darstellt, und 100 ein vollständig
geöffnetes
Abführventil
darstellt), 9(b) ist
ein Zeitdiagramm, das die Aktualisierung der Konzentration des Abführgases
illustriert (in %), 9(c) ist
ein Zeitdiagramm, das den körperlichen
Zustand des Atmosphärenventils
zeigt (geöffnet
oder geschlossen), 9(d) ist
ein Zeitdiagramm, das die summierte Versagensdiagnosezeit T1 illustriert
(in sec.), 9(e) ist ein
Zeitdiagramm, das die Abführzeit Tpurge
(in sec.) illustriert, 9(f) ist
ein Zeitdiagramm, das den internen Druck in dem Einlasskrümmer (in
kPa) illustriert, und 9(g) ist
ein Zeitdiagramm, das den internen Druck PT in dem Kraftstofftank
illustriert )in kPa).
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10 ist ein Diagramm, das
die physikalischen Eigenschaften, die auf das Steuersystem für verdampften
Kraftstoff in einem anomalen Zustand bezogen sind, zeigt, wobei
ein großes
Leck in dem Verdampfungssystem vorhanden ist: 10(a) ist ein Zeitdiagramm, das den Öffnungswinkel
des Abführventils
illustriert (in %, wobei 0% ein vollständig geschlossenes Abführventil
darstellt und 100% ein vollständig
geöffnetes
Abführventil
darstellt), 10(b) ist
ein Zeitdiagramm, das die Aktualisierung der Konzentration des Abführgases
illustriert, 10(c) ist
ein Zeitdiagramm, das den körperlichen Zustand
des Atmosphärenventils
zeigt (geöffnet
oder geschlossen), 10(d) ist
ein Zeitdiagramm, das die summierte Versagensdiagnosezeit T1 illustriert (in
sec.), 10(e) ist ein
Zeitdiagramm, das die summierte Abführzeit Tpurge illustriert (in
sec.), 10(f) ist ein
Zeitdiagramm, das den internen Druck in dem Einlasskrümmer illustriert
(in kPa), und 10(g) ist
ein Zeitdiagramm, das den internen Druck PT in dem Kraftstofftank
illustriert (in kPa).
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11 ist ein Diagramm, das
die physikalischen Eigenschaften illustriert, die auf das Steuer system
für verdampften
Kraftstoff vor, während
und nach der Erholung aus einem anomalen Zustand in den normalen
Zustand bezogen sind: 11(a) ist ein
Zeitdiagramm, das den Öffnungswinkel
des Abführventils
illustriert (in %, wobei 0% ein vollständig geschlossenes Abführventil
darstellt und 100% ein vollständig
geöffnetes
Abführventil
darstellt), 11(b) ist
ein Zeitdiagramm, das die Maschinengeschwindigkeit illustriert (in
min–1, 11(c) ist ein Zeitdiagramm,
das einen Kraftstoffkorrekturwert auf der Grundlage der Konzentration
des Abführgases
illustriert (in %), 11(d) ist
ein Zeitdiagramm, das den körperlichen
Zustand des Atmosphärenventils zeigt
(geöffnet
oder geschlossen), und 11(e) ist ein
Zeitdiagramm, das den inneren Tankdruck PT illustriert (in kPa).
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12 ist ein Diagramm, das
die physikalischen Eigenschaften illustriert, die auf das Steuersystem
für verdampften
Kraftstoff nach dem Stand der Technik vor, während und nach der Erholung
aus einem anomalen Zustand in einen normalen Zustand bezogen sind: 12(a) ist ein Zeitdiagramm,
das den Öffnungswinkel
des Abführventils
illustriert (in %, wobei 0% ein vollständig geschlossenes Abführventil darstellt
und 100 ein vollständig
geöffnetes
Abführventil
darstellt), 12(b) ist
ein Zeitdiagramm, das die Maschinengeschwindigkeit illustriert (in
min–1), 12(c) ist ein Zeitdiagramm,
das einen Kraftstoffkorrekturwert auf der Grundlage der Konzentration des
Abführgases
illustriert (in %) , 12(d) ist
ein Zeitdiagramm, das den körperlichen
Zustand des Atmosphärenventils
zeigt (geöffnet
oder geschlossen), und 12(e) ist
ein Zeitdiagramm, das den inneren Tankdruck PT illustriert (in kPa).
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
hier beschriebene Erfindung sieht ein Steuersystem für verdampften
Kraftstoff bei einer Verbrennungsmaschine vor, das einen Ansaugdurchgang
und einen Behälter
in Verbindung mit einem Kraftstofftank aufweist. Der Behälter enthält mehr
als eine Kammer mit einem adsorbierenden Material wie Aktivkohle,
das zur Absorption von verdampftem Kraftstoff vorgesehen ist. In
diesem System ist der Behälter
mit der Atmosphäre über einen
geöffneten Durchgang
verbunden, der durch das geöffnete/geschlossene
Atmosphärenventil
gesteuert wird, das sich in dem offenen Atmosphärendurchgang befindet. Der
Behälter
ist auch mit dem Ansaugdurchgang über einen Abführdurchgang
verbunden. Der Abführdurchgang
ist über
ein Abführventil,
das sich in dem Abführdurchgang
befindet, gesteuert. Das Steuersystem für verdampften Kraftstoff weist
weiterhin einen Detektor für
die Konzentration des Abführgases auf,
der die Konzentration eines Abführgases
erfasst, das in der Maschine aufgenommen wird, sowie eine Steuervorrichtung,
die nach einer vorbestimmten Zeit, die entsprechend der von dem
Detektor erfassten Konzentration des Abführgases berechnet wurde, ein
Leck diagnostiziert. Die Diagnose des Lecks wird nicht durchgeführt, wenn
sich eine hohe Konzentration von verdampftem Kraftstoff in dem für die Leckdiagnose
verwendeten Durchgang befindet. Somit vermeiden dieses Steuersystem
und Steuerverfahren für
verdampf ten Kraftstoff die schädliche
Wirkung der Leckerfassung auf das Abgasreinigungsvermögen.
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Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen
ist diese Erfindung auf ein Steuersystem für verdampften Kraftstoff bei
einer Verbrennungsmaschine gerichtet, welches aufweist: einen Ansaugdurchgang; einen
in einem Steuerdurchgang für
verdampften Kraftstoff befindlichen Behälter, der in Verbindung mit einem
Kraftstofftank ist, um den verdampften Kraftstoff zu absorbieren;
einen geöffneten
Durchgang zu der Atmosphäre,
um den Behälter
mit der Atmosphäre
zu verbinden; ein offenes/geschlossenes Atmosphärenventil, das sich in dem
offenen Atmosphärendurchgang
befindet; ein Abführventil,
das zwischen dem Ansaugdurchgang und dem Behälter angeordnet ist; ein Detektor
für die
Konzentration des Abführgases,
das in die Maschine geführt
wird; und eine Steuervorrichtung zum Durchführen einer Diagnose des Versagens
des Steuersystems für
verdampften Kraftstoff, nachdem eine vorbestimmte Abführzeit verstrichen
ist, wobei die Abführzeit
entsprechend der von dem Detektor erfassten Konzentration des Abführgases
eingestellt wird.
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Bei
bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen
wird die vorbestimmte Abführzeit
so eingestellt, dass sie desto länger
ist, je höher
die Konzentration des Abführgases
ist. In einer Klasse dieser Ausführungsbeispiele
wird die vorbestimmte Abführzeit
berechnet entsprechend der Formel Tpurge=m1x(Konzentration
des Abführgases)+a,
worin ml eine Zahl zwischen 0 und 50 und a eine Zahl zwischen –500 und
500 sind. In einer Unterklasse dieser Klasse ist ml eine Zahl zwischen
0 und 0,5, a ist eine Zahl zwischen 0 und 10 für Konzentrationen des Abführgases,
die niedriger als oder gleich 33,3 sind; ml ist eine Zahl zwischen
0,4 und 5 und a ist ein Zahl zwischen –100 und –50 für Konzentrationen des Abführgases,
die höher
als 33,3, aber niedriger als oder gleich 50,0 sind; ml ist eine
Zahl zwischen 4 und 15 und a ist eine Zahl zwischen –400 und –300 für Konzentrationen
des Abführgases,
die höher
als 50,0%, aber niedriger als oder gleich 66,6 sind; und ml ist eine
Zahl zwischen 0 und 0,5 und a ist eine Zahl zwischen 150 und 250
für Konzentrationen
des Abführgases,
die höher
als 66,6% sind.
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Bei
bestimmten anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen führt die
Steuervorrichtung die Diagnose des Versagens durch, während das
Atmosphärenventil
geschlossen ist und das Abführventil während einer
vorbestimmten Diagnosezeit T1 geöffnet
war.
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Bei
bestimmten anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen verhindert
die Steuervorrichtung die Aktualisierung des Konzentrationswertes
des Abführgases,
während
die Versagensdiagnose durchgeführt
wird.
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Bei
bestimmten anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die vorbestimmte
Diagnosezeit T1 auf der Grundlage einer Temperatur des Kraftstoffsystems
und/oder eines Wertes des atmosphärischen Drucks eingestellt.
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Bei
bestimmten anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Steuervorrichtung
in der Lage, ein Versagen zu diagnostizieren aufgrund eines großen Lecks
innerhalb des Steuersystems für verdampften
Kraftstoff, wie eines großen
Lecks, das sich aus dem Abnehmen des Kraftstofftankdeckels ergibt.
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Bei
bestimmten anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen führt die
Steuervorrichtung die Diagnose des Versagens des Steuersystems für verdampften
Kraftstoff nur durch, wenn der Detektor eine Konzentration des Abführgases
erfasst, die niedriger als 10% ist.
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Gemäß anderen
Aspekten ist die Erfindung gerichtet auf Verfahren zum Diagnostizieren
des Versagens des Steuersystems für verdampften Kraftstoff durch
Ausführen
der folgenden Schritte: (a) Warten auf das Verstreichen der vorbestimmten
Abführzeit Tpurge;
(b) Messen des inneren Tankdrucks GPT1, während das Abführventil
geschlossen ist und das Atmosphärenventil
geöffnet
ist; (c) Schließen
des Atmosphärenventils;
(d) Öffnen
des Abführventils;
(e) Messen des inneren Kraftstofftankdrucks PT, während das
Abführventil
geöffnet
ist und das Atmosphärenventil
geschlossen ist; und (f) Vergleichen des im Schritt (b) gemessenen
Drucks mit dem im Schritt (e) gemessenen Druck. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen
wird das Versagen des Steuersystems für verdampften Kraftstoff positiv
diagnostiziert, wenn die Differenz zwischen dem im Schritt (a) gemessenen
Druck und dem im Schritt (d) gemessenen Druck kleiner als ein vorbestimmter
Bezugswert GPTL zu der Zeit, zu der eine vorbestimmte Diagnosezeit
T1 verstrichen ist, ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
hier offenbarte Erfindung wird nachfolgend im Einzelnen mit Bezug
auf die begleitenden Zeichnungen beschriebenen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt sind. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich durchgehend auf
gleiche Elemente.
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ARCHITEKTUR
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Die
Architektur eines Steuersystems für verdampften Kraftstoff nach
dieser Erfindung wird nun im Einzelnen beschrieben. 3 ist ein schematisches Diagramm, das
eine Verbrennungsmaschine 2 (auch als "Maschine" bezeichnet) zeigt, die eine oder mehr
Verbrennungskammern (nicht gezeigt), eine Ansaugleitung 4,
bestehend aus einem Auffangtank 6, einem Ansaugdurchgang
(auch als Ansaugkrümmer
bezeichnet) 8 und einem Drosselventil 10 besteht,
einem Kraftstofftank 12 mit einem Kraftstofftankdeckel 12-1 und
ein Steuersystem 14 für
verdampften Kraftstoff hat. Innerhalb des Steuersystems 14 für verdampften
Kraftstoff verbindet ein Steuerdurchgang 16 für verdampften
Kraftstoff den Kraftstofftank 12 mit dem Auffangtank 6 stromabwärts (d.h.,
auf der Seite des Auffangtanks, die sich näher an der Maschinenverbrennungskammer
befindet) des Drosselventils 10. Ein Behälter 18 befindet sich
in dem Steuerdurchgang 16 für verdampften Kraftstoff, um
den verdampften Kraftstoff zu adsorbieren. Der Steuerdurchgang 16 für verdampften Kraftstoff
weist weiterhin einen Verdampfungsdurchgang 20 auf, der
den Kraftstofftank 12 und den Behälter 18 verbindet,
und einen Abführdurchgang 22,
der den Behälter 18 und
den Auffangtank 6 verbindet. Der Behälter 18 enthält mehr
als eine Kammer mit einem adsorbierenden Material wie Aktivkohle.
Innerhalb des Abführdurchgangs 22 befindet
sich ein Abführventil 24 zum
Einstellen der Menge von verdampftem Kraftstoff, der aus dem Behälter 18 abgeführt und
zu dem Ansaugdurchgang 8 geliefert wird. Der Behälter 18 ist
weiterhin mit einem Ende eines Atmosphärendurchgangs 26 verbunden.
Das andere Ende des Atmosphärendurchgangs 26 ist über ein geöffnetes/geschlossenes
Atmosphärenventil 28 mit der
umgebenden Atmosphäre
verbunden.
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Das
Abführventil 24 und
das Atmosphärenventil 28 sind
mit einer Steuervorrichtung (z.B. einem auf einem Mikroprozessor
basierenden Maschinenverwaltungscomputer, ECM, oder Leistungssteuermodul,
PCM) 30 verbunden. Die Steuervorrichtung 30 ist
auch mit einem inneren Drucksensor 32, einem Kraftstoffpegelsensor 34 und
einem Detektor 36 für die
Konzentration des Abführgases
verbunden. Genauer gesagt, der innere Drucksensor 32 ist
an dem Kraftstofftank 12 befestigt, um den inneren Druck
innerhalb des Kraftstofftanks 12 zu erfassen. Der Kraftstoffpegelsensor 34 befindet
sich in dem Kraftstofftank 12, um den Kraftstoffpegel in
dem Kraftstoffpegeltank 12 zu erfassen. Der Detektor 36 für die Konzentration
des Abführgases
befindet sich innerhalb des Abführdurchgangs 22,
und insbesondere zwischen dem Behälter 18 und dem Abführventil 24,
um die Konzentration von Kraftstoff in dem Abführgas zu erfassen, das in die
Verbrennungsmaschine 2 geführt wird (Abführgaskonzentration).
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Die
Steuervorrichtung 30 erfasst das Versagen des EECS, das
durch die Grenzen des Kraftstofftanks 12, des Abführventils 24 und
des Atmosphärenventils 28 definiert
ist, mittels des negativen Drucks der Maschine 2. Insbesondere
enthält
die Steuervorrichtung 30 einen Versagenserfassungsabschnitt 30-1 für die Erfassung
eines anomalen Zustands (z.B. ein starkes Entweichen von verdampften Kraftstoff)
und einen Zeitgeber 30-2.
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ARBEITSWEISE
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Die
EECS-Versagensdiagnose, die durchgeführt wird, während sich viel verdampfter
Kraftstoff innerhalb des Steuerdurchgangs für verdampften Kraftstoff befindet
(d.h., wenn die Konzentration von verdampftem Kraftstoff in dem
Steuerdurchgang für verdampften
Kraftstoff etwa 30% überschreitet)
führt zu
einer unvollständigen
Verbrennung, einem rauen Maschinenbetrieb und schlechten Emissionswerten. Somit
ist die Steuervorrichtung 30 so ausgebildet, dass sie eine
EECS-Versagensdiagnose nur durchführt, nachdem eine Abführung während einer
vorbestimmten Zeit Tpurge durchgeführt wurde, die entsprechend
der von dem Detektor 36 gemessenen Abführkonzentration berechnet ist.
Die Abführkonzentration
bezieht sich auf die Konzentration von verdampftem Kraftstoff innerhalb
der Luft/Kraftstoff-Mischung, die während der Abführzyklen
in den Ansaugdurchgang 8 abgeführt wird.
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Die
vorbestimmte Zeit Tpurge ist desto länger, je höher die Konzentration des Abführgases
ist. D.h., die Abführzeit
wird länger,
je höher
die Konzentration des Kraftstoffs in dem Abführgas ist, und die Abführzeit wird
kürzer,
je niedriger die Konzentration des Kraftstoffs in dem Abführgas ist.
Die vorbestimmte Abführzeit
Tpurge wird eingestellt auf der Grundlage der Abführgaskonzentration,
wie in 7 gezeigt ist.
Insbesondere wird die summierte Abführzeit Tpurge (in sec.) berechnet
entsprechend der Formel Tpurge=m1x(Abführgaskonzentration)+a,
worin ml eine Zahl zwischen 0 und 50 und a eine Zahl zwischen –500 und
500 sind. Für
Abführgaskonzentrationen,
die niedriger als oder gleich 33,3 sind, ist ml insbesondere zwischen
0 und 0,5 und a ist eine Zahl zwischen 0 und 50, und insbesondere
ist a eine Zahl zwischen 0 und 10; für Abführgaskonzentrationen, die höher als
33,3, aber niedriger als oder gleich 50,0% sind, ist ml insbesondere
zwischen 0,4 und 5 und a ist eine Zahl zwischen –100 und –20, und insbesondere ist a
eine Zahl zwischen –100
und –50;
für Abführgaskonzentrationen,
die höher
als 50,0%, aber niedriger als oder gleich 66,6 sind, ist ml insbesondere
zwischen 4 und 15 und a ist eine Zahl zwischen –500 und –200, und insbesondere ist
a eine Zahl zwischen –400
und – 300;
und für
Abführgaskonzentrationen,
die höher
als 66,6 sind, ist ml insbesondere zwischen 0 und 0,5, und a ist
insbesondere zwischen 150 und 250.
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Der
Erfolg der Diagnose des Versagens basiert auf der ordnungsgemäßen Arbeitweise
des Atmosphärenventils 28.
Somit wird vor der Beendigung der EECS-Versagensdiagnose die ordnungsgemäße Arbeitsweise
des Atmosphärenventils 28 nach
dem folgenden Verfahren geprüft.
Der innere Tankdruck PT (kPa) wird durch den inneren Drucksensor 32 gemessen,
während
das Abführventil 24 geschlossen ist
(bei einem Öffnungswinkel
von 0%; keine Abführung)
und während
das Atmosphärenventil 28 geöffnet ist.
Dieser gemessene Druck wird als der innere Tankdruck GPT1 (keine
Abführung)
bezeichnet. Zu dieser Zeit wird angenommen, da das Atmosphärenventil
geöffnet
ist, dass der Druck in dem Verdampfungssystem gleich dem der Atmosphäre ist,
ausgenommen der Fall, dass das Atmosphärenventil 28 versagt.
Daher wird festgestellt, dass das Atmosphärenventil 28 versagt,
wenn der innere Tankdruck GPT1 (keine Abführung) höher als ein bestimmter hoher
Druckschwellenwert PThigh für
die Bestimmung des Versagens des Atmosphärenventils 28 ist, oder
wenn er niedriger als ein bestimmter niedriger Druckschwellenwert
PTlow für
die Bestimmung des Versagens des Atmosphärenventils 28 ist.
Insbesondere ist bei bestimmten Ausführungsbeispielen dieser Erfindung
PThigh ein Druck zwischen 90 kPa und 120 kPa, und PTlow ist ein
Druck zwischen 50 kPa und 110 kPa.
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Wenn
bestimmt ist, dass das Atmosphärenventil 28 nicht
versagt hat, dann wird das Atmosphärenventil 28 geschlossen
und das Abführventil 24 wird
geöffnet.
Nachdem das Abführventil 24 während einer
vorbestimmten Zeitdauer T1 geöffnet
war, führt die
Steuervorrichtung 30 zusätzliche Schritte bei der Diagnose
des Versagens durch.
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Da
während
der Diagnose des EECS-Versagens die Konzentration des Abführgases
unterschiedlich gegenüber
der im normalen Systembetrieb ist, verhindert die Steuervorrichtung 30 währen der
EECS-Versagensdiagnose, dass der in der Steuervorrichtung gespeicherte
Konzentrationswert des Abführgases
aktualisiert wird. D.h., dass während bestimmter
Teile der EECS-Versagensdiagnose die Steuervorrichtung 30 keine
von dem Detektor für
die Abführgaskonzentration
gemessenen neuen Werte für
die Abführgaskonzentration
in dem Speicher der Steuervorrichtung für die Zwecke der EECS-Versagensdiagnose
registriert. Nach der Diagnose eines normalen Zustands, d.h., bei
Abwesenheit eines Versagens, beginnt jedoch die Steuervorrichtung
wieder mit der Aktualisierung der Abführgaskonzentration mit dem
letzten in dem Speicher gespeicherten Wert.
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Bei
bestimmten Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung beruht die Diagnose des EECS-Versagens auf dem
Vergleich des inneren Tankdrucks PT (in kPa), des inneren Tankdrucks
GPT1 während
der Abschaltung der Abführung
(in kPa) und eines Bezugswertes GPTL während der Diagnosezeit T1.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung ist der Bezugswert GPTL eine Zahl zwischen 0,4
und –0,9
kPa, bevorzugt zwischen – 0,5
und –0,8
kPa und insbesondere bei etwa –0,7
kPa –5
mmHg. Insbesondere wird festgestellt, dass das Verdampfungssystem
in dem normalen Zustand, wenn eine Differenz zwischen dem inneren
Tankdruck PT (kPa) des geschlossenen Verdampfungssystems und dem
inneren Tankdruck GPT1 während
der Abschaltung der Abführung
größer als
oder gleich einem Bezugswert GPTL während der Diagnosezeit T1 ist.
Somit wird festgestellt, dass das Verdampfungssystem in dem normalen
Betriebszustand ist, wenn die Gleichung (GPT1–PT) ≥ GPTL erfüllt ist. Umgekehrt wird festgestellt,
dass das EECS fehlerhaft ist, wenn die Gleichung (GPT1–PT) ≥ GPTL während der
Diagnosezeit T1 nicht erfüllt
ist.
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Bei
bestimmten anderen Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung kann der normale Betriebszustand, d.h., das Fehlen
eines Versagens, bestimmt werden durch direkten Vergleich des inneren
Tankdrucks PT mit dem Bezugswert GPTL. Insbesondere ist der normale
Betriebszustand vorhanden, wenn während der Diagnosezeit T1 der
innere Tankdruck PT größer als
der oder gleich dem Bezugswert GPTL ist, oder wenn die Gleichung
PT ≥ GPTL
erfüllt
ist. Umgekehrt ist ein EECS-Versagen vorhanden, wenn der innere
Tankdruck PT während
der Diagnosezeit T1 niedriger als der Bezugswert GPTL ist oder wenn die
Gleichung PT ≥ GPTL
nicht erfüllt
ist.
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Folgend
der Diagnose von normalen Betriebszuständen (im Gegensatz zu dem EECS-Versagen)
innerhalb der Diagnosezeit T1 kehrt das Abführventil 24 in seine
geöffnete
Position zurück
für den
gewöhnlichen
EECS-Betrieb.
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Während der
Diagnose des Versagens kann es wichtig werden, dass bei höheren Betriebstemperaturen,
höheren
Betriebshöhen
und bei niedrigeren atmosphärischen
Drücken
mehr Kraftstoffdampf in dem Kraftstofftank 12 erzeugt wird
als bei niedrigeren Betriebstemperaturen, niedrigeren Betriebshöhen und
höheren
barometrischen Drücken.
Insbesondere kann unter den erstge nannten Zuständen der hohe Druck von verdampftem
Kraftstoff in dem EECS die Diagnose des Versagens des EECS beeinträchtigen und
kann zu einem falschen positiven Feststellen des Versagens führen. Demgemäß sehen
bestimmte Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung die anfängliche
Einstellung der Diagnosezeit T1 auf der Grundlage der Temperatur
des Kraftstoffsystems und/oder des atmosphärischen Drucks vor. Insbesondere
wird bei bestimmten Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung die Diagnosezeit T1 anfänglich anhand der Gleichung
T1=Tevp+Tpa berechnet. D.h., dass die Diagnosezeit T1 anfänglich nur
auf der Grundlage von Tevp und Tpa berechnet wird. Wenn jedoch die Abführgaskonzentrationen
zu der Zeit der Bestimmung des Versagens höher sind, wird die Zeit T1 durch
die Steuervorrichtung verlängert
(d.h. summiert), bis die hohen Abführgaskonzentrationen sinken.
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Wie
in 6(a) gezeigt ist,
wird die Zeit Tevp (sec.) bestimmt auf der Grundlage der Kraftstofftemperatur
(Kraftstoffsystemtemperatur) und/oder der Temperatur des Verdampfungssystems.
Insbesondere ist Tevp=m2x(Temperatur des
Kraftstoffs)+b, worin bei Temperaturen von weniger als 30°C m2=0 und b eine Zeitdauer zwischen 0 und 20
Sekunden, bevorzugt zwischen 1 und 10 Sekunden und insbesondere etwa
5 Sekunden sind; und worin bei Temperaturen größer als oder gleich 30°C m2 eine Zahl zwischen 0 und 5, bevorzugt zwischen
0,05 und 2, und insbesondere bei 0,375 und b eine Zahl zwischen –20 und
20, bevorzugt zwischen –10
und 10, und insbesondere bei –6,25
sind.
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Wie
in 6(b) gezeigt ist,
wird die Zeit Tpa (in sec.) bestimmt auf der Grundlage des atmosphärischen
Drucks (in kPa). Insbesondere ist Tpa=m3x(atmosphärischer
Druck)+b, worin m3 eine Zahl zwischen –5 und –0,01, bevorzugt
zwischen –0,5
und – 0,01,
und insbesondere bei etwa –0,111, und
b eine Zahl zwischen 0 und 20, bevorzugt zwischen 5 und 15, und
insbesondere bei etwa 10 sind.
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Unter
normalen Zuständen,
bei denen kein Leck in dem Verdampfungssystem auftritt, wie in 4 gezeigt ist, geht die
durch das Atmosphärenventil 28 hereingezogene
Luft durch den Zylinder 18, in welchem sie den desorbierten
Kraftstoff aufnimmt, und strömt
dann weiter durch das Abführventil 24 in den
Ansaugdurchgang 8 der Maschine. Die Konzentration von Kraftstoff
in dem Abführgas
nimmt mit der Zeit ab, wenn verdampfter Kraftstoff in die Maschine gezogen
wird. Dies ist durch die ausgezogene Abführgaskonzentrationslinie in 8 illustriert. Wenn jedoch
der Kraftstofftankdeckel 12-1 abgenommen ist, ein in 5 gezeigter Zustand, wird
die Umgebungsluft zusätzlich
durch die Kraftstofftanköffnung, die
durch die Abwesenheit des Kraftstofftankdeckels geschaffen ist,
hereingezogen. Demgemäß nimmt unter
diesen Bedingungen die Konzentration des Kraftstoffstoffs in dem
Abführgas
nicht mit der Zeit ab, wie durch die strichlierte Linie in 8 gezeigt ist, da die durch
den Kraftstofftank hindurchgehende Umgebungsluft kontinuierlich
neuen Kraftstoffdampf aufnimmt und ihn durch den Zylinder 18 und
das Abführventil 24 zu
dem Ansaugdurchgang 8 der Maschine trägt. Wenn der Kraftstofftankdeckel
wieder aufgesetzt ist, kehrt der in 5 illustrierte
anomale Zustand wieder zu dem in 4 gezeigten
normalen Zustand zurück
und die Menge des in dem Kraftstofftank erzeugten Kraftstoffdampfes
fällt rasch.
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In
der Literatur beschriebene EECSe leiden unter dem folgenden Problem:
in dem Augenblick, in dem das EECS aus dem Zustand des Versagens
zu einem normalen Betriebszustand zurückkehrt (wenn beispielsweise
der Kraftstofftankdeckel wieder aufgesetzt wird) wird der zu der
Maschine gelieferte Kraftstoff korrigiert noch auf der Grundlage
der vorher gemessenen Abführgaskonzentration,
die infolge des bestehenden Versagens notwendigerweise groß war. Wenn
jedoch zu dieser Zeit das Versagen des EECS nicht mehr vorhanden
ist, wird der Gehalt des Kraftstoffs in der Kraftstoff/Luft-Mischung überkorrigiert
und wird vager, was zu einer schlechten Fahrbarkeit aufgrund der
Abnahme der Maschinengeschwindigkeit oder zu einem Abwürgen der
Maschine führt,
wie in 12 gezeigt ist.
Um dieses Problem zu beseitigen, sehen bestimmte Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung ein Löschen
der vorher gemessenen Abführgaskonzentration
in dem Speicher und eine Wiedermessung von dieser während der
Erfassung des EECS-Versagens vor (Schritt 128 in 1). Dieser Vorgang korrigiert
die Probleme der mageren Kraftstoff/Luft-Mischung und ergibt eine
normale Fahrbarkeit, wie in 11 illustriert
ist.
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Anhand
von 1 wird das Steuerprogramm
des Steuersystems 14 für
verdampften Kraftstoff nun im Einzelnen beschrieben. Das Steuerprogramm
beginnt im Schritt 100. Es wird im Schritt 102 festgestellt,
ob die von dem Detektor 36 für die Abführgaskonzentration gemessene
Abführgaskonzentration
aktualisiert wurde, d.h., das Programm wartet darauf, dass neue
Messdaten für
die Abführgaskonzentration
in der Steuervorrichtung 30 eintreffen. Wenn dies nicht
der Fall ist, wird der Schritt 102 wiederholt. Wenn jedoch
die Abführgaskonzentration
aktualisiert wurde, wird im Schritt 104 festgestellt, ob die
seit dem Beginn der Abführung
verstrichene Zeit die summierte Abführzeit Tpurge überschritten
hat. Wenn dies nicht der Fall ist, werden die Schritte 102 und 104 wiederholt.
Wenn die seit dem Beginn der Abführung
verstrichene Zeit die summierte Abführzeit Tpurge jedoch überschreitet,
wird der innere Tankdruck GPT1 gemessen, während die Abführung nicht
durchgeführt
wird, d.h., während
das Abführventil 24 geschlossen
ist, und während
das Atmosphärenventil 28 geöffnet ist.
Dann wird im Schritt 108 festgestellt, ob der innere Tankdruck
GPT1 niedriger als der Schwellenwert PThigh ist. Wenn dies nicht
der Fall ist, dann ist wahrscheinlich, dass das Atmosphärenventil 28 versagt
hat (Schritt 112), da der Druck in einem zur Atmosphäre offenen
System den Wert PThigh wahrscheinlich nicht überschreitet. Wenn jedoch der
innere Tankdruck GPT1 niedriger als der Schwellenwert PThigh ist,
dann wird im Schritt 110 festgestellt, während das
Abführventil 24 noch
geschlossen und das Atmosphärenventil 28 noch
offen sind, ob der innere Tankdruck GPT1 höher als der Schwellenwert PTlow
ist. Wenn dies nicht der Fall ist, dann ist wahrscheinlich, dass
das Atmosphärenventil 28 versagt
hat (Schritt 112), da der Druck in einem zur Atmosphäre offenen
System wahrscheinlich nicht niedriger als der Wert PTlow ist. Wenn
GPT1 größer als
der niedrige Schwellenwert PTlow ist, wird im Schritt 114 das
Atmosphärenventil 28 geschlossen, und
während
die Steuervorrichtung 30 verhindert, dass die Abführgaskonzentration
aktualisiert wird, wird das Abführventil 24 im
Schritt 116 geöffnet.
Folgend der Öffnung
des Abführventils
wird im Schritt 118 festgestellt, ob die Differenz zwischen
dem inneren Tankdruck PT des geschlossenen Verdampfungssystems und
dem inneren Tankdruck GPT1, der während der Abschaltung der Abführung registriert wurde,
größer als
ein oder gleich einem Bezugswert GPTL innerhalb der Diagnosezeit
T1 ist. Dies wird durch die Gleichung (GPTL–PT) ≥ GPTL dargestellt. Wenn dies
der Fall ist, dann wird das Atmosphärenventil 28 im Schritt 120 geöffnet, und
es wird im Schritt 122 festgestellt, dass das EECS in einem
normalen Zustand ist. Wenn jedoch die Gleichung: (GPT1–PT) ≥ GPTL nicht
erfüllt
ist, dann wird im Schritt 124 festgestellt, ob die Diagnosezeit
T1 verstrichen ist. Wenn die Diagnosezeit T1 nicht verstrichen ist,
dann kehrt das Programm zum Schritt 118 zurück. Wenn
jedoch die Diagnosezeit T1 verstrichen ist, dann wird das Atmosphärenventil 28 im
Schritt 126 geöffnet.
Die Konzentration des Abführgases wird
im Schritt 128 gelöscht
und wieder gemessen, und es wird im Schritt 130 festgestellt,
dass das System versagt hat.
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Anhand
von 2 wird nun das Steuerprogramm
zum Summieren der Diagnosezeit T1 für große Lecks im Einzelnen beschrieben.
Das Steuerprogramm beginnt im Schritt 200. Im Schritt 202 wird festgestellt,
ob die Abführgaskonzentration
größer als
10% ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Diagnosezeit T1
für das
Versagen nicht summiert und das Programm wiederholt den Schritt 202.
Wenn jedoch die Abführgaskonzentration
10% überschreitet, dann
wird im Schritt 204 festgestellt, ob der negative Druck
in dem Ansaugkrümmer
niedriger als –300 mmHg
ist. Wenn der negative Druck des Ansaugkrümmers nicht niedriger als –300 mmHg
ist, dann kehrt das Programm zum Schritt 202 zurück. Wenn jedoch
der negative Druck in dem Ansaugkrümmer weniger als –300 mmHg
beträgt,
dann wird T1 im Schritt 206 summiert (totalisiert) und
das Programm kehrt zum Schritt 202 zurück. D.h., dass die Zeit T1 kontinuierlich
von der Steuervorrichtung verlängert wird,
bis die Abführgaskonzentration
niedriger als oder gleich 10% und der negative Druck in dem Ansaugkrümmer größer als
oder gleich –300
mmHg sind. Somit führt
die Steuervorrichtung 30 die Versagensdi agnose nach der
vorbestimmten Zeit T1 durch, die gemäß der von dem Detektor 36 für die Abführgaskonzentration
erfassten Konzentration des Abführgases
eingestellt wurde, und die Diagnose des Versagens wird nicht durchgeführt, wenn
sich viel verdampfter Kraftstoff in dem Durchgang für die Versagensdiagnose
befindet. Dies vermeidet eine Beeinträchtigung des Reinigungsvermögens für das Abgas
während
der Erfassung eines möglichen
Versagens.
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Auch
wird die vorbestimmte Zeit (summierte Abführzeit Tpurge) eingestellt
entsprechend der von dem Detektor 36 für die Abführgaskonzentration erfassten
Konzentration des Abführgases.
Die vorbestimmte Zeit wird länger
eingestellt, wenn die Konzentration des Abführgases höher wird. D.h., die Steuervorrichtung 30 wartet
länger,
bevor die Versagensdiagnose beginnt, so dass die hohen Abführgaskonzentrationen
sinken können.
Dies vermeidet die Verschlechterung des Reinigungsvermögens für das Abgas
während
der Erfassung eines möglichen
Versagens des Steuersystems für
verdampften Kraftstoff.
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Zusammengefasst
sind einige der Vorteile der verschiedenen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung
wie folgt. Da die Steuervorrichtung 30 eine Versagensdiagnose
durchführt,
während
das Atmosphärenventil 28 geschlossen
und das Abführventil 24 während der
vorbestimmten Diagnosezeit T1 geöffnet
sind, wird das Erfordernis für
einen zusätzlichen Sensor
oder ein Steuersystem beseitigt. Zusätzlich verhindert die Steuervorrichtung 30 die
Aktualisierung des Abführgaskonzentrationswertes
während der
Versagensdiagnose, da die Konzentration des Abführgases während der Versagensdiagnose
unterschiedlich gegenüber
der im normalen EECS-Betrieb ist. Dies vermeidet das Problem einer
schlechten Fahrbarkeit, nachdem ein anomaler Zustand diagnostiziert
ist. Auch wird die Diagnosezeit T1 anfänglich eingestellt auf der
Grundlage der Temperatur des Kraftstoffsystems oder des atmosphärischen
Drucks, welche Parameter die Menge des innerhalb des Systems erzeugten
verdampften Kraftstoffs beeinflussen. Dies verbessert erheblich
die Genauigkeit der Versagensdiagnose und ist im praktischen Gebrauch vorteilhaft.
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Die
Erfindung ist nicht beschränkt
auf die hier offenbarten besonderen Ausführungsbeispiele, und Modifikationen
für verschiedene
Anwendungen und andere Ausführungsbeispiele
liegen innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche. Beispielsweise ist bei
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen die
Funktion der Feststellung des anomalen Zustands (großes Leck
aufgrund z.B. von Löchern,
Korrosion, Dichtungsverlusten usw.) innerhalb der EECS-Steuerströmung enthalten.
Jedoch kann ein anomaler Zustand wie der durch das Abnehmen des Kraftstofftankdeckels
erhaltene mittels eines anderen Systems erfasst werden. Genauer
gesagt, wird bei bestimmten Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung ein Detektor direkt in Verbindung mit dem Kraftstofftankdeckel
angeordnet, und wenn der Kraftstofftankdeckel abgenommen ist, teilt
der Detektor, der die Abnahme erfasst hat, diese mit, indem ein
visuelles Signal angezeigt und/oder ein Audiosignal (z.B. Summer)
innerhalb des Fahrzeugs ertönt.
Hierdurch kann die Abnahme des Deckels von Kraftstofftank leicht
und zuverlässig
erfasst werden, was im praktischen Gebrauch vorteilhaft ist. Bei
noch anderen Ausführungsbeispielen
sieht die Erfindung einen Detektor vor, der an verschiedenen Leitungsverbindungen
des Verdampfungsdurchgangs oder des Abführgasdurchgangs angeordnet
ist, um einen anomalen Leck zustand zu überwachen und den anomalen
Zustand schlechten Leitungsverbindungen zuzuschreiben.